實驗三交流參數(shù)的測試及感性負載功率因數(shù)的提高

實驗三交流參數(shù)的測試及感性負載功率因數(shù)的提高第1頁/共30頁優(yōu)秀精品課件文檔資料第2頁/共30頁電工電子技術(shù)實驗(實驗3)電工電子技術(shù)實驗上海理工大學(xué)電工電子實驗中心第3頁/共30頁實驗三交流參數(shù)的測試及感性負載功率因數(shù)的提高一實驗?zāi)康?.掌握交流參數(shù)的測試方法（三表法）。2.掌握感性負載功率因數(shù)提高的方法和實際意義。3.了解日光燈電路的基本原理，并學(xué)會日光燈電路的正確連接和使用。4.掌握正確使用交流電流表、電壓表、功率表的方法。二預(yù)習(xí)要求1.復(fù)習(xí)交流串并聯(lián)電路中電壓和電流的相量關(guān)系及提高功率因數(shù)的意義和方法。2.熟悉日光燈電路的組成及工作原理。3.熟悉交流電壓表、電流表、功率表的使用。第4頁/共30頁三實驗原理1.三表法測交流電路的等效參數(shù)正弦交流激勵下的等效參數(shù)(阻抗值)，可以用交流電壓表、交流電流表及功率表，分別測量出元件兩端的電壓U，流過該元件的電流I和它所消耗的功率P，如圖1所示，然后通過計算得到所求的等效參數(shù)，這種方法稱為三表法。根據(jù)交流電路的歐姆定律，可以有：阻抗的模：│Z│＝Ｕ／Ｉ電路的功率因數(shù)：cosφ＝Ｐ／UI等效電阻：R＝Ｐ／I2＝│Z│cosφ等效電抗：X＝│Z│sinφ對于感性元件：X＝XL＝2πfL對于容性元件：X＝Xc＝１／2πfC第5頁/共30頁2.交流電路中的功率因數(shù)及改善(1)功率因數(shù)

交流電路的功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率之比，即：cosφ＝P/S＝Ｐ／UI（P=UIcosφ

）其中φ為電路的總電壓與總電流之間的相位差。

(2)功率因數(shù)提高的實際意義功率因數(shù)的大小關(guān)系到電源設(shè)備容量的利用率和輸電線路能量的消耗。

交流電路的負載多為感性(如日光燈、電動機、變壓器等)，電感與外界交換能量本身需要一定的無功功率，因此功率因數(shù)比較低(cosφ＜1)。從供電方面來看，在同一電壓下輸送給負載一定的有功功率時，所需電流就較大，若將功率因數(shù)提高(如cosφ＝1)，所需電流就可小些。這樣即可提高供電設(shè)備的利用率，又可減少線路的能量損失。第6頁/共30頁2.交流電路中的功率因數(shù)及改善(3)功率因數(shù)提高的方法為了提高交流電路的功率因數(shù)，可在感性負載兩端并聯(lián)適當?shù)碾娙荩?，如圖2所示。并聯(lián)電容Ｃ以后，對于原電路所加的電壓和負載參數(shù)均未改變，但由于Ic的出現(xiàn)，電路的總電流I減小了，總電壓與總電流之間的相位差φ減小，即功率因數(shù)cosφ得到提高。電感負載所需的無功功率大部分或全部由電容器供給，使供電系統(tǒng)的能量得到充分利用。第7頁/共30頁鎮(zhèn)流器作用:a.在燈管啟輝瞬間產(chǎn)生一個比電源電壓高的多的自感電壓幫助啟輝。b.限制日光燈的工作電流。啟輝器作用:在電路中起自動開關(guān)作用。電容是防止燈管啟輝時對無線電干擾。(1)日光燈電路的組成

日光燈由燈管、啟輝器和鎮(zhèn)流器組成。如圖3所示。3.日光燈電路的工作原理第8頁/共30頁(2)日光燈電路的工作原理日光燈管的工作原理：當燈管兩端加上高壓時，管內(nèi)水銀蒸氣游離放電，發(fā)出弧光，弧光中的紫外線射到管壁熒粉上，使它受到激勵而發(fā)光。日光燈管的工作特性如圖4所示，由圖可見日光燈管在開始游離放電時需要足夠高的電壓，正常工作時燈管兩端電壓較低。第9頁/共30頁日光燈電路的工作過程：當接通電源瞬間，電源電壓都加在啟輝器光管的兩電極之間，使“U”型的雙金屬片接通，這時日光燈的燈絲通過電極與電源構(gòu)成一個閉合回路。同時，啟輝器接通后電極間電壓為零，啟輝器停止放電，倒“U”型雙金屬片冷卻，在此瞬間回路中的電流突然斷電，于是鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生一個比電源電壓高得多的感應(yīng)電壓連同電源電壓一起加在燈管兩端，使管內(nèi)水銀蒸氣游離放電，發(fā)出弧光，管壁熒粉受到弧光激勵而發(fā)光。第10頁/共30頁四實驗任務(wù)

1.設(shè)計一RL串聯(lián)交流電路，實驗參考線路圖如下，測量以下參數(shù)：總電壓Ｕ總，電感上的電壓ＵrL,電阻R上的電壓ＵR,

RL串聯(lián)支路中的電流I，總功率P；并計算出實驗電路中的各部分參數(shù)，將數(shù)據(jù)填入表1中。第11頁/共30頁實驗線路的連接(1)在實驗臺中找出對應(yīng)的源、元件及測量工具。①

函數(shù)信號源的使用。②

交流電壓表的使用。③

交流電流表的使用。第12頁/共30頁函數(shù)信號源第13頁/共30頁交流電壓表第14頁/共30頁交流電流表第15頁/共30頁實驗線路的連接功率表組成的三個關(guān)鍵部分：a.具有不同量限電流線圈，測量時應(yīng)與負載串聯(lián)；b.具有不同量限的電壓線圈，測量時應(yīng)與負載并聯(lián)；c.同名端：為了不使功率表的指針反向偏轉(zhuǎn)，在電流線圈和電壓線圈的一個端鈕上都標有“*”標記，稱為同名端。④功率表的使用。功率表第16頁/共30頁功率表的連接：a.將標有“*”標記的兩個同名端鈕接在一起，接到電源的同一端；b.電流線圈的另一端串接至負載端；電壓線圈另一端則并聯(lián)至負載的另一端。圖6是功率表在電路中的連接示意圖。④功率表的使用。功率表量程的選擇：⑤電感和電阻元件的取用。第17頁/共30頁功率表第18頁/共30頁電感和電阻元件第19頁/共30頁(2)實驗線路連接方法說明。(3)實驗線路連接示范。第20頁/共30頁實驗中注意點(1)交流電路實驗先接線，后調(diào)節(jié)電源(調(diào)節(jié)電源前檢查電源幅度調(diào)節(jié)旋鈕是否歸零)。(2)改接實驗線路或?qū)嶒炌戤?，先將電源幅度調(diào)節(jié)旋鈕歸零，再斷電源。(3)開啟函數(shù)電源開關(guān)前，合理的選擇交流電壓表(50V)、交流電流表(200mA)和功率表(50V,0.4A)的量程。(3)函數(shù)電源頻率和幅度的正確調(diào)節(jié):①頻率：200HZ；②幅度：18V(4)數(shù)據(jù)采集點說明。第21頁/共30頁2.設(shè)計一日光燈電路，觀察日觀燈的起輝情況。

要求：將可變電容箱與日光燈支路并聯(lián)，改變電容值，使電路的性質(zhì)從感性負載變?yōu)橹C振狀態(tài)后再改變到容性負載，每改變一次電容C，測出相應(yīng)的Ｕ總、ＵR、ＵrL、I總及P值并計算功率因數(shù)，將數(shù)據(jù)填入表2中。第22頁/共30頁實驗線路的連接(1)在實驗臺中找出對應(yīng)的源、元件及測量工具。

①單相可調(diào)電壓源的使用。②日光燈電路的組成以及線路連接說明。

③電容的調(diào)節(jié)與連接說明。(2)實驗線路的連接方法與連接示范。第23頁/共30頁單相交流可調(diào)電源第24頁/共30頁日光燈元件第25頁/共30頁電容元件第26頁/共30頁日光燈實驗線路連接示范第27頁/共30頁(4)采集的數(shù)據(jù)分布情況。實驗中電路工作特點為并聯(lián)諧振；測量數(shù)據(jù)的特征為I總先由大變小,再由小變大；Ｕ總、ＵR、ＵrL及P值保持不變。實驗中注意點(2)單相可調(diào)電壓源幅度的正確調(diào)節(jié)：幅度：220V，在電壓達到190V附近，日光燈開始啟動。(3)日光燈的啟動電流較大，啟動時要注意電流表及功率表電流線圈的量程，以免損壞儀表。(1)開啟單相可調(diào)電壓源開關(guān)前，合理的選擇交流電壓表(250V)、交流電流表(1A)和功率表(500V,0.4A)的量程。第28頁/共30頁五實驗總結(jié)

1.將實驗數(shù)據(jù)整理并列表記錄，加以分析。2.觀察當并聯(lián)電容值變化時，總電流I的變化情況，并分析其原因。3.根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，計算日光燈的近似值，鎮(zhèn)流器的電感值與電阻值，功率因數(shù)和阻抗。4.通過實驗現(xiàn)象及實驗數(shù)據(jù)說明提高功率因